基础生物化学--DNA的生物合成.ppt

10 DNA的生物合成 Chapter 10 DNA Biosynthesis，Replication ;本章重点与难点 重点：掌握中心法则；半保留复制、半不连续复制、反转录、基因工程的概念；参与DNA复制的有关酶类和蛋白复制过程；DNA损质及DNA的伤修复的方式。 难点：对DNA的半保留复制、半不连续复制的理解。;遗传的中心法则; ;DNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子，是遗传信息的携带者。 生物体的遗传信息就贮存在DNA的四种脱氧核糖核酸的排列顺序中。 ;复制(replication) 是指遗传物质的传代，以亲代（母链）DNA为模板合成子链DNA的过程。;一、DNA复制的基本规律 （一般原理） Basic Rules of DNA Replication ;复制的方式 ——半保留复制(semi-conservative replication) 复制的高保真性(high fidelity) 双向复制(bidirectional replication) 半不连续复制(semi-discontinuous replication) ;（一）DNA复制是半保留复制(semi-conservative replication);A G G T A C T G C C A C T G G;子链继承母链遗传信息的几种可能方式;DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的密度飘移实验所证明。该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约十五代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。将大肠杆菌移至只含14N的培养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取DNA，作密度梯度离心，可得到下列结果： ;密度梯度实验 ;按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。;原核生物复制时，DNA从原点 (起始点，origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。 ;;A. 环状双链DNA及复制起始点 B. 复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点(termination, ter);;真核生物每个染色体有多个复制原点，是多复制子的复制。 习惯上把两个相邻复制原点之间的距离定为一个复制子(replicon) 。复制子是能够独立完成复制的功能单位。 ;5’;（三）DNA复制是半不连续复制;顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为先导链或领头链。 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随后链或随从链。复制中的不连续片段（约1000个核苷酸）称为岡崎片段(okazaki fragment，1968)。 先导链连续复制而随后链不连续复制，称为半不连续复制或复制的半不连续性。 ;;（四）需要引物 参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA作为引物(primer) ，才能开始聚合子代DNA链。 RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。RNA引物的碱基顺序，与其模板DNA的碱基顺序相配对。 ; 二、DNA复制的酶学 （DNA复制相关的酶和蛋白质） The Enzymology of DNA Replication;参与DNA复制的物质 ;（一）复制的化学反应 ;聚合反应的特点;（二）DNA聚合酶;5′ A G C T T C A G G A T A ? 3′ | | | | | | | | | | |;;1、原核生物的DNA聚合酶;催化DNA聚合;原核生物的DNA聚合酶;功能：对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。;323个氨基酸;;DNA-pol Ⅱ（120kD）;功能：是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。 ;2、真核生物的DNA聚合酶;真核生物的DNA聚合酶;在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种，分别命名为DNA聚合酶α（pol α），DNA聚合酶β（pol β），DNA聚合酶γ（pol γ），DNA聚合酶δ（pol δ），DNA聚合酶ε（pol ε）。 其中，参与染色体DNA复制的是pol α（延长随从链）和pol δ（延长领头链），参与线粒体DNA复制的是pol γ，polε与DNA损伤修复、校读和填补缺口有关，pol β只在其他聚合酶无活性时才发挥作用。 ;（三）复制保真性的酶学依据;1、DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读;2、复制的保真性和碱基选择;1. 遵守严格